手机PCB_布局及布线方案.doc

1、手机 PCB LAYOUT目的： A. 是为 PCB 设计者提供必须遵循的规则和约定。 B. 提高 PCB 设计质量和设计效率。 提高 PCB的可生产性、可测试、可维护性手机 PCB 设计最大的特点：集成度高，集成了 ABB，DBB，JPEG 和 PMU给 Layout 带来：“217Hz”noise 问题；电源，数字和模拟部分的相互干扰问题；更复杂的 EMI/EMC 问题；第一节：设计任务受理A PCB 设计申请流程 当硬件项目人员需要进行 PCB 设计时，须在PCB 设计投板申请表中提出投板申请，并经其项目经理和计划处批准后，流程状态到达指定的 PCB 设计部门审批，此时硬件项目人员须准备

2、好以下资料： 经过评审的，完全正确的原理图，包括纸面文件和电子件； 带有 MRPII 元件编码的正式的 BOM； PCB 结构图，应标明外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布线区等相关尺寸； 对于新器件，即无 MRPII 编码的器件，需要提供封装资料； 以上资料经指定的 PCB 设计部门审批合格并指定 PCB 设计者后方可开始 PCB 设计。 B. 理解设计要求并制定设计计划 仔细审读原理图，理解电路的工作条件。如模拟电路的工作频率，数字电路的工作速度等与布线要求相关的要素。理解电路的基本功能、在系统中的作用等相关问题。 在与原理图设计者充分交流的基础上，确认板上的关键网络，如

3、电源、时钟、高速总线等，了解其布线要求。理解板上的高速器件及其布线要求。 根据硬件原理图设计规范的要求，对原理图进行规范性审查。 对于原理图中不符合硬件原理图设计规范的地方，要明确指出，并积极协助原理图设计者进行修改。 在与原理图设计者交流的基础上制定出单板的 PCB 设计计划，填写设计记录表，计划要包含设计过程中原理图输入、布局完成、布线完成、信号完整性分析、光绘完成等关键检查点的时间要求。设计计划应由 PCB 设计者和原理图设计者双方签字认可。 必要时，设计计划应征得上级主管的批准。 第二节：设计过程A. 创建网络表 网络表是原理图与 PCB 的接口文件，PCB 设计人员应根据所用的原理图

4、和 PCB 设计工具的特性，选用正确的网络表格式，创建符合要求的网络表。 创建网络表的过程中，应根据原理图设计工具的特性，积极协助原理图设计者排除错误。保证网络表的正确性和完整性。 确定器件的封装（PCB FOOTPRINT） 创建 PCB 板 根据单板结构图或对应的标准板框 , 创建 PCB 设计文件； 注意正确选定单板坐标原点的位置，原点的设置原则： 1. 单板左边和下边的延长线交汇点。 2. 单板左下角的第一个焊盘。 板框四周倒圆角，倒角半径 5mm。特殊情况参考结构设计要求。 B. 布局 根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性

5、。 按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。 根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。根据某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。 综合考虑 PCB 性能和加工的效率选择加工流程。 加工工艺的优选顺序为：元件面单面贴装元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰成型）双面贴装元件面贴插混装、焊接面贴装。但对手机小而薄的特点，手机单板的组装形式通常为双面全 SMD。组装形式 示意图 PCB 设计特征I、单面全 SMD 仅一面装有 SMDII、双面全 SMDA/B 面装有 SMDIII、单面元件混装仅 A 面装有元件，既有 SMD 又有 THCIV、A 面元件混装B 面仅贴

6、简单 SMDA 面混装，B 面仅装简单 SMDV、A 面插件B 面仅贴简单 SMDA 面装 THC，B 面仅装简单 SMD注：简单 SMD-CHIP、SOT、引线中心距大于 1 mm 的 SOP。 布局操作的基本原则 1. 遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局 2. 布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件 3. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信号线最短; 高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分 4. 相同结构电路部分，尽可能采用“对

7、称式”标准布局； 5. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局； 6. 器件布局栅格的设置，一般 IC 器件布局时，栅格应为 50-100 mil,小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不少于 25mil。 7. 如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。 8. 同类型插装元器件在 X 或 Y 方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也要力争在 X或 Y 方向上保持一致，便于生产和检验。 9. 发热元件要一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。 10. 元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、需

8、调试的元、器件周围要有足够的空间。 11. 需用波峰焊工艺生产的单板，其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。当安装孔需要接地时, 应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。 焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直， 阻排及SOP（PIN 间距大于等于 1.27mm）元器件轴向与传送方向平行；PIN 间距小于 1.27mm（50mil)的IC、SOJ 、PLCC、QFP 等有源元件避免用波峰焊焊接。对于手机板元器件的间距建议按照以下原则设计（其中间隙指不同元器件最小间隙含焊盘间的间隙或元件体间隙） 。a) PLCC、QFP、SOP 各自之间和相互之间间隙 0.5

9、mm（20 mil） 。b) PLCC、QFP 、SOP 与 Chip 、SOT 之间间隙0.3mm（12 mil ） 。c) Chip、SOT 各自之间和相互之间的间隙0.3mm（12 mil） 。d) BGA 外形与其他元器件的间隙0.45mm（17.7 mil） 。如果考虑要 Underfill,BGA 外形(至少是一边)与其他元器件的间隙0.7mm（28 mil） 。0.7mm 的间隙作为点胶边. 如果有位置相邻的多个 BGA元件, 则点胶边的位置应一致。e) PLCC 表面贴转接插座与其他元器件的间隙 0.5mm（20 mil ） 。f) 表面贴片连接器与连接器之间的间隙0.5mm（

10、20 mil） 。g) 元件到金边距离应该在 0. 5mm(20mil)以上。h) 元件到拼板分离边需大于 1mm(40mil)以上。(特殊元件除外,如耳机,底部连接器等)i) 后备电池如需手工焊接，其引脚周围应留出可以用电烙铁手工焊接的空间，一般引脚一侧应至少留出 2mm 的空白区域，同时旁边不能有较高的元器件，见图。不小于2后 备 电 池一 侧 引 脚 与 元 器件 最 小 距 离 要 求12. IC 去偶电容的布局要尽量靠近 IC 的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短。 13. 元件布局时,应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起, 以便于将来的电源分隔。 14. 用于阻抗匹

11、配目的阻容器件的布局，要根据其属性合理布置。 15. 串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端，距离一般不超过 500mil。 16. 匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端与终端，对于多负载的终端匹配一定要在信号的最远端匹配。 17. 布局完成后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性，并且确认单板、主板和接插件的信号对应关系，经确认无误后方可开始布线。 手机 PCB 设计布局原则： 器件集中/隔离原则 保持不同部分信号的回路的通畅和相对独立 器件布局与信号走向考虑以电路板及器件外形轮廓为设计出发点，有如下两种自然的信号走向:a. 从天线开始，经由接收机到基带器件，此为接收通路；b.

12、从基带器件开始，经由发射机再到天线,此为发射通路。根据这两种自然的信号流向来确定初始的器件布局，可以粗略地将主要的RF器件沿着代表着RX和TX的两条信号走向线 摆放，以便之后的布线更清楚直接。 各大主要器件之间要留有足够的空间来摆放周边辅助之用的小器件（诸如电阻、电容、电感、二三极管等） 及相关走线之用。如果板上增加了周边器件或者出于保护最高优先级的走线考虑，可能需要对主要器件的摆放作一些轻微的挪动， 要不断调整器件位置、方向及RF连接位置以避免 RF走线的交叉。如果交叉走线确实无法避免，最好是让它们 90度垂直交叉，并且这些射频走线一定要用微带线或者带状线。在增加走线细节的同时，要持续地微调

13、器件布局，直到获得一种比较合适的布局安排，所有的元件都在指定的空间内，关键信号线有个很好的安排，敏感线路与其它可能的干扰源或者干扰线路有足够大的隔离等等。图1.1是MTK的一个参考布局安排。1 RF： RF 部分的器件摆放请参考提供的参考设计。尤其注意滤波器、开关、隔离器等器件的位置。将收发电路功能块电路分开，并采用屏蔽盖屏蔽。 布局保证 RF 走线尽量短，而且不要有交叉；大功率线（ PA 输出和从开关到天线的连线）优先级更高； RF 电路集中在一个区域内并采用屏蔽结构，减小对外辐射和加强抗干扰能力，在手机里，用以加强隔离保护的屏蔽区域通常包括 Rx, Tx, 及基带 (包含数字 IC，电源管

14、理 IC)等部分。屏蔽框的焊接走线要求在 PCB 板外层上，沿着屏蔽框的轮廓走，线宽大约是框壁厚的数倍，并且要有足够多的接地孔直接接到主地。另外，屏蔽框焊接走线要与被屏蔽区域内的器件及走线保持足够的安全距离 FEM 要和天线端、PA 靠近,保证比较小的插入损耗 13MHz TCXO 远离天线口和接收前端匹配电路。 滤波电路要紧靠需滤波的 IC 引脚2 BB flash（MCP)同 BB，以及其他总线设备的相对位置尽量按推荐的，保证 BB 到 flash(MCP)的走线最顺畅； 晶振必须放在离芯片最近的地方，但不要放在靠近板边的地方，包括 13M(26M)、32.768K。 基带处理芯片及外部

15、MEMORY 尽量靠近，并采用屏蔽盖屏蔽。屏蔽盖的焊接线的宽度视屏蔽盖厚度而定，但至少 0.8mm，元器件距离屏蔽盖的焊接线距离至少 0.3mm，同时要考虑器件的高度是否超出屏蔽盖。3 电源（VBAT、LDO) 电源 VBAT 和 LDO 输出线上的电容尽量靠近相应的管腿； 芯片电源的滤波电容必须放在芯片 PIN 旁边， 比如 AVDDVBO 、AVDDVB、AVDDBB、AVDDAUX、AVDD36 、VBAT、VDD 、VDDIO、VMEM、DVDD3V、V28、VDDNF、 VLCD 等等。4 EMI/ESD BB 周围器件（特别是模拟部分）要严格按照参考设计 FPC 的 EMI 器件尽

16、量靠近 connector； ESD 器件要就近摆放 元器件与元器件外框边缘的距离大于 0.25mm,一般最少为 0.3mm，元器件距板边的距离至少 0.3mm以上，结构定位器件除外 升压电路，音频电路、FPC 远离天线，充电电路远离 RF、Audio 以及其它敏感电路。 AUDIO 部分滤波电路的输入输出级应该相互隔离，不能有耦合C. 设置布线约束条件 1. 报告设计参数 布局基本确定后，应用 PCB 设计工具的统计功能，报告网络数量，网络密度，平均管脚密度等基本参数，以便确定所需要的信号布线层数。 信号层数的确定可参考以下经验数据 注：PIN 密度的定义为： 板面积（平方英寸） /（板上管

17、脚总数/14） 布线层数的具体确定还要考虑单板的可靠性要求，信号的工作速度，制造成本和交货期等因素。 2 布线层设置 PCB 的叠层安排需要考虑如下几个内容： 介质材料（介电常数） 整个PCB板厚 金属层数 每层金属层的厚度 金属层之间的介质厚度 赋于各金属层的电气功能分配MTK 的参考叠层设计如图1.2所示：MTK射频走线: 阻抗控制传输线连接射频信号源与负载的走线，其特性阻抗标称值为50欧。在手机PCB中，50的传输线用如下两种技术实现：微带线 ：走线布在PCB最外层，以其下面整个地平面为参考地，并且周边被大面积的地所包围。带状线： 走线布在PCB内层，相邻的上下地平面均为其参考地，并且周

18、边被大面积的地所包围。50 走线参考设计如下：线宽由PCB的叠层结构决定（一些参考值如下图所示）至少有两倍线宽的安全间距沿着其走线的周围要有足够多的接地孔。展讯 Impedance Control 阻抗控制（八层）展讯常用手机叠层方法：分配方式并不是一成不变的，可依功能要求和所须绕线层要求有所适当修改，所注意的一点是关键走线层必须靠近一个完整参考平层布线层常用的布线规划八层 六层L1: Component; L1：Component;L2/L3/: trace; L2：trace;L4: GND; L3：GND；L5: RF/Audio trace; L4：power;L6: power; L5：trace;L7: keypad trace; L6：Keypad、SIML8: Keypad;一个典型的展讯 8 层板结构(H=1mm)一个典型的 6 层板结构(H=1mm)